大港油田板南深層區(qū)塊沙三段斷塊巖性油氣藏成藏特征

吳張帆, 和鐘鏵, 姜煒, 白森, 李卓, 劉奇

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，長春130061；2.中國石油天然氣股份有限公司儲氣庫分公司，北京100101；3.長城鉆探工程有限公司地質(zhì)研究院，遼寧盤錦124010；4.中國人民武裝警察部隊黃金第一支隊，黑龍江牡丹江157000

0 引言

板南深層區(qū)塊所處的渤海灣盆地黃驊坳陷板橋凹陷，為一斷塊巖性油氣藏[1]。該區(qū)塊構(gòu)造破碎，斷塊面積小，斷裂發(fā)育，儲層相變快、非均質(zhì)性強，儲層薄且變化快，縱向上含油層系多，油藏規(guī)模小，油水分布復(fù)雜[2,3]。經(jīng)過40多年的勘探，目前已進入地層巖性圈閉勘探階段，但是從勘探層位看，古近系沙河街組二段及以上地層勘探程度較高，下部沙三段勘探程度較低，僅占儲量的8.3%；從圈閉類型上看，構(gòu)造成因的圈閉勘探程度較高，巖性地層成因的圈閉勘探程度較低。相關(guān)研究表明[4--9]，滄縣隆起的物源直接發(fā)育于凹陷區(qū)深湖沉積烴源巖中，對深部斷塊巖性油氣藏形成較為有利，且尚有2×108t的油氣剩余當量位于下部沙三段的斷塊巖性圈閉中[3]。目前對于板南深層區(qū)塊斷塊巖性油氣藏成藏特征缺乏系統(tǒng)的研究，本次研究致力于解決以上問題。

1 地質(zhì)概況

黃驊坳陷是渤海灣盆地中部一個中、新生代伸展構(gòu)造區(qū)的次級坳陷。構(gòu)造上北臨燕山褶皺，西靠滄縣隆起，東接埕寧隆起，大體呈SW--NE向展布，東部伸向渤海，面積為17 000 km2，其中陸地部分12 000 km2。坳陷總體向SW方向收斂，向NE方向逐漸撒開，其西南部走向NNE，向北轉(zhuǎn)向NE至NEE向，以海河—新港斷裂和羊三木斷裂為界將坳陷分為北、中、南三個區(qū)。黃驊坳陷經(jīng)歷初始斷陷、擴張斷陷、穩(wěn)定發(fā)展、衰減和坳陷5個發(fā)展階段[4,5]，相應(yīng)地反映出斷裂活動由弱到強再到弱，拉張速度由低到高再到低，沉積由分隔到統(tǒng)一，水域由小變大再變小的發(fā)育過程[6]。

板橋凹陷位于黃驊坳陷中北部，面積約540 km2，位于滄縣隆起東南，塘沽新港潛山西南，沈青莊潛山構(gòu)造帶東北，東南側(cè)以北大港斷裂與北大港潛山構(gòu)造帶相鄰[7]，呈NE向展布，具有西陡東緩、西斷東抬的單斷箕狀凹陷結(jié)構(gòu)特點，形成于裂陷興盛--穩(wěn)定發(fā)育期，是一緊鄰滄縣隆起的近源富氣凹陷[8](圖1)。

圖1 研究區(qū)所在的板橋凹陷構(gòu)造位置Fig.1 Structural location Banqiao sag

構(gòu)造上為南、北、東三面被濱海斷層、大張坨斷層以及港八井斷層所夾持的地壘塊構(gòu)造，是一個典型的北斷南超式箕狀斷陷[10,11](圖4)。該區(qū)塊北與板橋油田已開發(fā)區(qū)相鄰，南接北大港油田港中開發(fā)區(qū)。

圖2 研究區(qū)地層綜合柱狀圖[8]Fig.2Comprehensive stratigraphic sequence in studied area

2 沙三段目的層沉積特征

板南深層區(qū)塊沙三段沉積時期，斷層控制沉積作用明顯，由于滄東斷層活動強烈，板橋凹陷大幅度沉降，盆外滄縣隆起物源大量輸入，所攜碎屑物質(zhì)沿斷層形成近源扇三角洲沉積體系[11]。該沉積時期為斷陷發(fā)育期，研究區(qū)二級斷層發(fā)生活動，形成溝梁相間的古地貌形態(tài)[8]。通過對巖芯資料、測井等資料的分析得知，沙三段以扇三角洲沉積為主[12]。

2.1 沉積粒度特征

圖3 過濱85-板深5--1井連井地震剖面圖Fig.3 Seismic interpretation profile across Bin85 and Banshen5--1

圖4 板南深層區(qū)塊沙三3油組頂界構(gòu)造圖Fig.4 Top formation structure map in deep South--Banqiao sag

(a) 沙三2層;(b) 沙三3層圖5 沙三層累計概率曲線圖Fig.5 Es3 formation cumulative probability curves

(a)沙三2層;(b)沙三3層圖6 沙三層C--M圖Fig.6 Es3 formation C--M diagram

2.2 微相類型

研究區(qū)目的層扇三角洲沉積微相可細分為水下分流河道，水下分流河道間灣，河口壩和濱淺湖。

(1)水下分流河道

水下分流河道沉積為陸上分流河道的水下延伸部分，具有明顯的二元結(jié)構(gòu)，沉積物以砂巖為主，泥質(zhì)較少，底部發(fā)育沖刷面及滯留泥礫沉積，分選磨圓中等；常發(fā)育交錯層理、波狀層理及沖刷--沖填構(gòu)造，并見有層內(nèi)變形構(gòu)造(圖7a)；測井形態(tài)上以鐘型、箱型--鐘型為主[15]。

(2)水下分流河道間灣

水下分流河道間灣為水下分流河道之間地區(qū)，水動力相對較弱，研究區(qū)沉積物以泥質(zhì)沉積為主，含少量粉砂和細砂；常發(fā)育水平層理和透鏡狀層理(圖7b)。

a.水下分流河道(板65--2井，3 692.6 m)；b.水下分流河道間灣(板深5--2井，4 056.6 m)；c.河口壩巖芯(板65井，3 192.7 m)圖7 目的層巖芯照片F(xiàn)ig.7 Photographs of core of target layer

(3)河口壩

分布位于水下分流河道的河口處，是河水與湖水交鋒最強烈的地區(qū)，沉積速率最高，沉積物主要由分選好、質(zhì)純的中細砂和粉砂組成，發(fā)育波狀交錯層理、塊狀層理(圖7c)。

(4)濱淺湖

巖性較細，以泥巖為主，夾少量薄層細砂巖和粉砂巖等，沉積于湖盆沒有河流或水道入湖的部位，顏色為暗棕色、棕褐色、棕色和灰色等。

2.3 沉積分布特征

圖8 研究區(qū)沙三沙三層沉積微相平面展布圖Fig.8 Sedimentary microfacies distribution maps of formations

3 儲層特征

3.1 砂巖特征

根據(jù)薄片資料分析得知，研究區(qū)目的層巖性主要為長石砂巖，其余主要為巖屑砂巖和長石巖屑砂巖。對陸源碎屑進行分析，其中石英、長石和巖屑的平均含量分別為28.25%，41.25%和21.85%，說明巖石成分成熟度較低。其中巖屑成分主要為火成巖巖屑，其余為少量沉積巖巖屑和變質(zhì)巖巖屑。膠結(jié)類型以孔隙式為主，少量為接觸式。膠結(jié)物以方解石為主，含量為12.75%，泥質(zhì)為輔，含量為2.13%。通過粒度資料分析以及薄片鑒定分析可知，研究區(qū)砂巖主要為細砂巖，中砂巖與含礫砂巖，碎屑顆粒分選中等，磨圓度以次棱角--次圓為主。

研究區(qū)目的層為扇三角洲沉積，縱向特征為單砂體厚度相對較薄，不集中，試油和測井解釋表明單砂體層厚度一般介于2～4 m之間，少部分砂體單層>10 m。橫向上特征為砂體呈帶狀分布，沿物源方向呈北西--南東向分布。

3.2 物性特征

圖9 目的層孔隙度(a)、滲透率(b)直方圖Fig.9 Porosity(a) and permeability(b) histogram of target layer

圖10 研究區(qū)濱85井—板深7井油藏剖面(平面位置見圖4)Fig.10 Oil reservoir profile from Bin85 to Banshen7

4 油氣藏成藏特征及分布

4.1 油藏類型

4.2 油氣分布規(guī)律及生產(chǎn)層位優(yōu)選

沙三段油氣平面上主要富集在西北部靠近物源方向的水下分流河道和河口壩砂體中，以濱85、板深3--2、板深5--1和板深7井為核心，呈扇形向四周減薄。同時對鉆遇沙三段的9口井進行試油測試(研究區(qū)東北部千16--16井、千18--18井、千18--19H井、板深7井目的層為下部奧陶系潛山，沙三段未進行試油測試)分析可知，試油產(chǎn)量>10 t/d有6層，產(chǎn)量<10 t/d的有7層，無產(chǎn)油的有7層。

綜合試油層段油層厚度、沉積相、儲層物性、含油性及試油方式分別與產(chǎn)量進行統(tǒng)計，可分析出產(chǎn)量較高的層位特征。①生產(chǎn)層段油層厚度：為增加產(chǎn)量常進行多個小層進行合并試油。若生產(chǎn)層段中油層厚度太薄，一般該層產(chǎn)量也不會太高。對油層厚度與產(chǎn)量的關(guān)系分析得知，研究區(qū)基本符合油層越厚產(chǎn)量越高的特征(圖11a)。②沉積微相：不同的沉積微相類型控制了儲層的巖性、物性和分布范圍，所以產(chǎn)量與沉積微相類型直接相關(guān)。根據(jù)前期相分析研究，對試油層位進行相統(tǒng)計分析，研究區(qū)試油產(chǎn)量>10 t/d層位共6層，其中屬于水下分流河道的共5層，屬于河口壩的共1層。而產(chǎn)量<10 t/d的和無產(chǎn)油的層位共14層，其中屬于水下分流河道的共7層，屬于水下分流河道間灣的共7層。③儲層物性與含油性：對孔隙度、滲透率及含油飽和度與產(chǎn)量關(guān)系分析可知，產(chǎn)量與物性與含油性具有正相關(guān)性，物性與含油性好壞是控制產(chǎn)量的重要因素(圖11b, 11c, 11d)。④試油方式：儲層進行壓裂改造可改善油氣在地下的流動環(huán)境，增加一定的產(chǎn)量[21]。研究區(qū)部分層位產(chǎn)油較低或無產(chǎn)油，未壓裂也是一個主要因素。

圖11 生產(chǎn)層段油層厚度(a)、含油飽和度(b)、孔隙度(c)、滲透率(d)與產(chǎn)量的關(guān)系圖Fig.11 Relationship of oil-producing sand thickness(a), oil saturation(b), porosity(c), permeability(d) with production rate

而產(chǎn)油較低層位或無產(chǎn)油的層位，普遍特征為：①試油層位油層厚度較薄，如板深3--2井102號小層油層厚度5.9 m，雖然物性較好但產(chǎn)量僅6.5 t/d。②沉積微相為非有利相，如板65--2井沙三140號小層沉積微相為水下分流河道間，常規(guī)試油產(chǎn)水0.14 t/d。③物性較差且未進行壓裂作業(yè)，如板深3--2井2--19號小層儲層平均孔隙度13.2%，滲透率11.4×10-3μm2，含油飽和度61.5%，常規(guī)試油僅產(chǎn)油2.15 t/d。

5 結(jié)論

(1)板南深層區(qū)塊沙三段發(fā)育扇三角洲沉積，主要集中分布在研究區(qū)西北部。

(2)物源方向為西北方向物源，在剖面上主要呈砂泥互層的特征，砂體屬于中低孔低滲儲層，儲層孔隙類型以次生粒間溶孔為主。